3G时代通信芯片开发趋势探讨

研发，已成为3G手机产业的核心技术和竞争制胜的利器。除此之外，3G应用还会拉动手机基础芯片的升级，比如：电源管理、存储器等。此外，芯片将继续低成本趋势，为加速3G终端的普及，3G终端成本持续下降也成为业界另一个焦点和趋势。

在3G终端中，多模是一个必不可少的趋势，而多模单芯片就成为手机终端芯片发展的必然趋势。随着半导体技术的突破与手机BOM成本的持续下降，外型上轻薄短小的挑战促使手机芯片向高度集成化发展。3G手机不仅需要兼容2G网络，Wi-Fi、WiMAX、蓝牙与GPS等功能，甚至是接下来的4G，都必须在单一装置里能够支持。WiMAX Forum研究报告指出，未来双模芯片将可能取代传统的Wi-Fi芯片，成为无线宽带接取市场上的主要芯片技术。双模芯片设计还会整合多媒体编译码器如JPEG、MP3、MPEG4／H.263等，以支持各种的多媒体应用；同时还会整合USB收发器、相机影像处理等功能，也提供接口支持WLAN、IrDA、Bluetooth、USB OTG2.0等。

当然，多模化趋势需要芯片设计者解决许多问题，首先是射频（RF）部分如何进行整合，通常是先从相同频段、相近频段开始整合，或从应用相近开始整合，蓝牙与Wi-Fi整合为一因为都使用2.4GHz频段，射频及相关模拟前端电路有很大程度可以共享，甚至是共享同1支收发天线。进一步的，芯片业者为了达到更高的整合度，会尝试将原有各自独立设计、生产、封装的MAC芯片、RF芯片合并为一，而MAC（媒体存储控制器）部分已属数字化，因此多是使用半导体最普遍、最标准的“硅CMOS结构”制程。不过RF方面为了追求无线通讯时的收发性能表现，使用砷化镓（GaAs）、锗化硅（SiGe）等材料反而较硅为佳，同时BiCMOS结构也比CMOS结构理想，但这些材料与结构并不如硅CMOS结构的技术普及低廉，也不易与纯数字的MAC芯片整合。所以，将RF芯片电路改以标准CMOS方式实现，才便于与MAC整合，TI的数字射频处理器（DRP）即是此种作法，将射频电路尽可能数字化，并使用硅CMOS结构制造，如此不仅可与MAC芯片整合为一，进一步还能实现手机单芯片，甚至是低成本、超低成本的手机单芯片。

多模化要求芯片集成更高的运算能力，具体表现在MAC的硬件化程度和基带处理器的效能要求比以前更重要。与单模相比，多模时MAC不能将工作交给基带处理器，这就要求MAC尽可能用硬件进行处理。如果MAC工作交给软件实现，则会增加处理器的功耗和降低处理器对其他工作执行时间的反应速度。不过，提升MAC硬件化需要增加电路面积，同时需要较长的验证时间且错误难以修正，生产成本高但好处是功耗较低；提升基带处理器效能则要增加处理器频率，虽然避免前面的这几个问题而且成本低但功耗较高。同时，多模化也要求更多存储容量，以存储更多的协议和各种软件，这就要求对闪存的结构从单层（SLC）变为多层（MLC）来增加存储空间，好点的4T SRAM也换成DRAM结构的1T SRAM，以增加软件的执行空间。

据统计，到2010年，全球半导体市场的35%将属于通信半导体，市场规模接近350亿美元，这得益于3G网络在全球的大范围布设，因此，把握通信半导体技术的发展趋势，不仅对通信设备制造商非常重要，更是半导体厂商竞争中决胜的主战场。